病毒复制

病毒复制是病毒自我复制的过程。它会导致成千上万的新病毒颗粒被释放到宿主体内，感染新的细胞并导致疾病症状。

病毒体积小，重量轻，大约是细菌细胞的十分之一。虽然这些特征使病毒更具移动性，但这意味着它们缺乏自我复制所必需的基本细胞结构。

一个比喻是，人们生活在一个后世界末日的世界里。起初，所有的人都住在森林里，他们必须随身携带一切生存所需的东西:他们的住所、衣服、食物、武器和其他任何他们可能需要的东西，以抵御捕食者或自然因素。这些就像正常的细胞。然后一群病毒偶然发现了一个废弃的村庄。他们从一家搬到另一家，所以最终他们不再携带庇护所。他们意识到一些房子里有包装好的食物，如果他们带着刀打开包装，他们就可以摆脱剩下的狩猎设备和食物供应。

这群病毒，不能再在开放的环境中生存，因为它们的生活方式已经改变了。他们失去了曾经定义他们的核心能力。但是，他们过着更舒适的生活，允许他们旅行、适应和学习新技能。这些技能中最重要的是开发破门而入的新方法。与此同时，那些仍然生活在户外的人(正常细胞)，花更多的时间来生存。他们必须一遍又一遍地重建相同的住所，花很多时间狩猎和收集食物。它们的种群多样性较低，但仍然可以在房屋外生存。

因为大多数生命的定义都包括自我复制的能力，所以关于病毒是否有生命的争论一直存在。尽管许多教科书仍然将它们归类为非生物，但越来越多的证据表明，病毒与细胞有着漫长的进化史，应该被认为是活的。

不管它们是否活着，病毒都是专性细胞内寄生虫。他们有自己的基因组但只能在宿主细胞内繁殖。为了制造更多的病毒颗粒，病毒必须侵入宿主细胞并在不破坏它的情况下控制它(至少在一段时间内)。一旦病毒在核它把宿主细胞变成了一个病毒工厂，利用被感染生物自身的资源制造更多的致病颗粒。

根据类型的不同，病毒可以感染动物、植物或细菌(这些类型的病毒通常被称为噬菌体，或简称噬菌体)。

病毒复制直接或间接地导致疾病症状。有时，通过病毒复制产生的子细胞被储存在宿主细胞内，直到它们达到临界质量，导致细胞破裂。这会对受感染的组织或器官造成损害。病毒活动也能刺激宿主的免疫系统导致炎症和发烧等症状。

而真核细胞所有的病毒都使用双链DNA (dsDNA)作为存储遗传信息的主要方法，病毒更加多样化。基因组可以是RNA或DNA的单链或双链。基因组的类型决定了病毒的繁殖方式，可以用来对病毒进行分类。的巴尔的摩的分类按基因组类型对病毒进行分组。每一类病毒都会产生信使核糖核酸(mRNA)可以指导蛋白质合成并决定细胞产生什么。

巴尔的摩病毒分类[2]

课上我双链DNA。例如引起唇疱疹(单纯疱疹)、水痘(带状水痘)和天花(大天花)的病毒。

二类单链DNA。其中一个例子是细小病毒，它在宠物狗中具有高度传染性，并可能致命。

第三类双链RNA。轮状病毒是一种dsRNA病毒，会导致幼儿严重腹泻和呕吐。几乎所有儿童在上学前都至少感染过一次轮状病毒。

第四类具有信使RNA功能的单链RNA(+或感觉链)。ssRNA病毒可引起普通感冒(鼻病毒)、甲型肝炎、丙型肝炎、小儿麻痹症、西尼罗河病毒、风疹等Zika病毒以及其他疾病。

第五类作为信使RNA模板的单链RNA反义链)。流感、麻疹、腮腺炎和狂犬病都是由这类病毒引起的。另外丝状病毒就像埃博拉病毒一样。

第六类单链RNA反转录变成DNA中间体。人类免疫缺陷病毒(HIV)是这类病毒中最著名的。

第七类经历逆转录的双链DNA。乙型肝炎就是一个例子。

噬菌体的电子显微照片

与植物或动物细胞相比，病毒体积小，重量轻。至少，它们含有核酸(DNA或RNA)包裹在一种叫做a的蛋白质外壳中衣壳。

成功的病毒侵入细胞而不广泛破坏细胞，使病毒能够利用细胞器制造自己的产物。为了做到这一点，病毒通常在衣壳周围有一个额外的包膜。最外层的细胞膜上有特殊的蛋白质，它们与宿主细胞上的受体相互作用，允许病毒在不提醒免疫系统的情况下进入细胞。

病毒形状的复杂程度从简单到不同球或杆复杂多面。最复杂的形状存在于噬菌体中二十面体头部和多部分尾巴。

有些病毒只能感染一种植物、动物或细菌。其他的则更为一般化。例如，流感可以从牲畜传播给人类。病毒可利用的宿主细胞的限制被称为病毒宿主范围。宿主范围是由病毒外部的蛋白质和宿主细胞上的受体之间的“锁-钥匙”识别系统决定的。这附件这一过程包括病毒衣壳与宿主细胞上的受体结合。特别成功的病毒只附着在那些允许它们复制的细胞上，这是一种进化特征。

一旦病毒进入宿主细胞，它必须将其遗传物质转移到宿主的细胞核中。根据种类的不同，整个病毒可以进入细胞核，也可以将其遗传物质通过核膜注入，同时留在细胞质中。

然后，病毒利用细胞的原料和基础结构(如酶、氨基酸和细胞器)制造衣壳蛋白并复制病毒基因组。这些部分然后自我组装成新的病毒颗粒，这些病毒颗粒可以离开细胞并感染更多健康的宿主细胞。

将其基因组注入细菌细胞的噬菌体。不是按比例。[4]

具有dsDNA的噬菌体有两种不同的繁殖策略。所有噬菌体都使用裂解周期这个过程以宿主细胞的死亡结束，因为它被分裂开，释放出新的噬菌体。只以这种方式复制的噬菌体被称为毒性噬菌体。相比之下,温和噬菌体同时使用裂解循环和溶原性周期复制。

在溶原循环中，噬菌体DNA在不被发现的情况下整合到宿主细胞的DNA中。然后将宿主细胞分类为a前噬菌体。当前噬菌体进行正常的细胞分裂时，病毒DNA与细菌DNA一起复制，产生两个都是前噬菌体的功能细菌细胞。这些细胞可以继续分裂，迅速产生大量的前噬菌体。最终，某种东西触发了前噬菌体内的病毒物质从溶原模式切换到裂解模式，宿主细胞被破坏。

虽然病毒很小，但感染原可以更小。类病毒迪纳发现的一种环状RNA分子，分子量低，可以感染植物。类病毒不会超越细胞核并编码蛋白质，而是用现有的酶进行自我复制。最终，类病毒负荷改变细胞调节并影响植物的生长。

朊病毒甚至更小。它们是与神经退行性疾病有关的错误折叠蛋白质，如疯牛病或牛海绵状脑病和克雅氏综合征。这些具有传染性、几乎坚不可摧的蛋白质不能自我复制，但它们可以诱导大脑中的正常蛋白质错误折叠成相同的异常形状。然后朊病毒聚集成一条链，最终破坏大脑功能。

[1]阿尔山·纳西尔和古斯塔沃Caetano-Anollés。病毒起源和进化的系统基因组学数据驱动探索。科学进展，2015年9月DOI: 10.1126/sciadv.1500527

[2]图片来自https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VirusBaltimoreClassification.svg，基于知识共享许可，允许重复使用和修改。

[3]图片来自https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phage.jpg，基于知识共享许可，允许重复使用和修改。

[4]图片来自https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phage注射它的基因组成细菌在知识共享许可下进行重用和修改。